Résumé :
Les modèles théoriques décrivant la physique des fondus de polymères en bulk permettent d’établir un lien entre les propriétés rhéologiques et la dynamique des chaînes à l’échelle microscopique. Toutefois, les mécanismes dynamiques mis en jeu dans le cas de polymères aux interfaces et sous confinement sont encore mal compris. De récents travaux en relaxométrie RMN suggèrent que le diamètre du tube de reptation d’un polymère confiné dans une matrice de confinement isotrope est significativement réduit (cas du POE : dconf = 0.6 nm << dbulk = 7 nm). On parle de « corset effect ».
Nous étendons l’étude du corset effect au cas du POE confiné dans des matrices anisotropes. Nous sondons le phénomène par une technique qui mesure simultanément des corrélations spatiales et temporelles : la diffusion inélastique de neutrons. Les systèmes de confinement que nous synthétisons et caractérisons sont des membranes d’alumine (AAO). Leur structure poreuse est constituée de canaux cylindriques nanométriques parallèles et orientés macroscopiquement.
Nous montrons par une étude couplée de microscopie et de diffusion de neutrons aux petits angles que l’ajustement des paramètres de synthèse des AAO permet de parfaitement contrôler leur morphologie. Nous montrons comment tirer partie de l’alignement macroscopique des pores pour découpler les effets d’anisotropie (parallèle et perpendiculaire à l’axe des canaux) sur la dynamique du POE. A grande échelle, on observe une anisotropie dynamique importante. En revanche, nous n’observons pas de corset effect.
Dynamics of electrolyte polymers under quasi-unidirectional confinement
Abstract:
Theoretical models describing the physics of polymer bulk melts provide a link between rheological properties and chain dynamics at the microscopic scale. However, the dynamic mechanisms involved in polymers at interfaces and under confinement are still poorly understood. Recent work in NMR relaxometry suggests that the diameter of the creep tube of a polymer confined in an isotropic confinement matrix is significantly reduced (case of POE: dconf = 0.6 nm << dbulk = 7 nm). This is known as the “corset effect”.
We extend the study of the corset effect to the case of POE confined in anisotropic matrices. We probe the phenomenon using a technique that simultaneously measures spatial and temporal correlations: inelastic neutron scattering. The confinement systems we are synthesizing and characterizing are alumina membranes (AAO). Their porous structure is made up of parallel, macroscopically oriented nanometric cylindrical channels.
We demonstrate through a coupled study of microscopy and small-angle neutron scattering that tuning the synthesis parameters of AAOs enables their morphology to be perfectly controlled. We show how to take advantage of macroscopic pore alignment to decouple the effects of anisotropy (parallel and perpendicular to the channel axis) on POE dynamics. On a large scale, we observe significant dynamic anisotropy. On the other hand, no corset effect is observed.